자식 어릴적 모습만 기억하는 치매노인…한국 과학자가 이유 찾았다

한진희 KAIST 교수팀 규명
퇴행성 뇌질환치료 활용 기대

한진희 KAIST 생명과학과 교수가 뇌에서 상황에 맞는 기억을 골라내는 특정 신경회로를 세계 최초로 규명했다. KAIST 연구진이 뇌에서 기억을 골라내는 특정 신경회로를 세계 최초로 규명했다. 사진에 보이는 내측중격(MS)과 내측내후각피질(MEC)을 잇는 신경회로가 필요한 최신 기억을 골라내는 역할을 한다. 이 둘은 기억을 저장하는 해마(Hippocampus) 근처에서 학습 조절과 정보 처리를 담당한다. 치매 환자는 이렇게 최신 기억을 불러내는 신경회로가 활성화되지 않기 때문에 과거 기억에 갇혀있게 된다. 사진은 한 교수팀이 생성AI로 만든 이미지. [KAIST]

치매나 인지장애를 가진 환자들이 과거 기억에만 머무는 원인이 밝혀졌다. 기억을 저장하고 불러오는 뇌 영역이 기능을 상실하면, 뇌는 최신 정보를 활용하지 못하고 과거 기억에만 의존하는 것으로 나타났다.

한진희 KAIST 생명과학과 교수는 뇌에서 상황에 맞는 기억을 골라내는 특정 신경회로를 세계 최초로 규명했다고 17일 밝혔다. 이 회로는 학습을 조절하는 뇌 영역(내측중격)과 정보를 처리하는 영역(내측내후각피질)을 잇는 위치에 있다. 과거 기억과 최신 기억 중 필요한 정보를 골라내는 역할을 한다.

뇌 중심부의 앞쪽에 있는 내측중격은 기억을 형성하고 집중력을 담당하는 부위다. 사람 미간으로 쭉 들어가면 중앙에 위치한다. 내측내후각피질은 귓구멍 깊숙이 들어가면 마찬가지로 중앙부에 위치한다.

연구진이 규명한 신경회로는 내측중격에서 내측내후각피질로 이어지는 신경세포들이다. 길게 휘어져있어 사람 머리를 기준으로 5cm 내외의 회로다. 두 영역을 잇는 케이블인 셈이다.

연구에 따르면, 이 케이블이 제대로 연결되어 두 영역이 신호를 잘 주고받으면 뇌는 최신 기억을 더 잘 떠올렸다. 기존 기억을 수정해 새로운 정보를 받아들이고, 의사결정이나 추론에 필요한 정보를 골라서 활용한다.

반면 케이블이 끊어져 있으면 최신 기억을 떠올리지 못하고 과거 기억에만 의존했다. 회로가 작동하지 않는 경우 뇌는 최신 정보를 활용하지 못하고 과거 기억에만 의존해 판단을 내렸다. 연구진이 회로를 인위적으로 차단하자, 실험동물은 치매 환자처럼 과거 기억을 기준으로만 움직였다.

연구진은 동물 행동 실험으로 회로의 역할을 입증했다. 강한 갈증을 느끼는 생쥐에게 두 갈림길을 주고, 왼쪽을 선택하면 물을 제공했다. 이를 수차례 반복하면 생쥐는 왼쪽을 선호하는 기억을 갖게 된다.

이후 연구진은 왼쪽 방에서 물이 아닌 전기 충격을 가했다. 회로가 정상인 생쥐는 전기 충격을 받은 최신 기억을 떠올려 더이상 왼쪽 방을 선택하지 않았지만, 회로가 차단된 생쥐는 최신 기억을 떠올리지 못해 계속 왼쪽 방을 선택했다.

연구진은 이를 통해 해당 회로가 여러 기억 가운데 현재 상황에 필요한 최신 정보를 선택하는 ‘신경 스위치’ 역할을 한다고 결론 내렸다.

이번 연구는 치매·알츠하이머 같은 퇴행성 뇌질환 환자의 치료에 활용될 것이라는 전망이 나온다. 특정 회로를 활성화시키면 과거 기억을 유지하면서도 새로운 정보를 반영할 수 있다는 점이 밝혀졌기 때문이다.

이 회로는 알츠하이머 발병 시 가장 먼제 세포가 파괴되는 영역 중 하나다. 지금까지 회로의 역할이 정확하게 밝혀지지 않았으나, 한 교수 연구팀이 이번에 세계 최초로 규명한 것이다.

한 교수는 “우리 뇌가 수많은 경험을 시간 순서대로 정리하고 활용하는 원리를 제시한 연구”라며 “뇌가 경쟁하는 기억 사이에서 최신 정보를 능동적으로 선택한다는 사실을 입증했다”고 말했다.